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문제 정의
- 따라서 본 연구는 국내에 서식하는 주요 물벼룩 중 국내환경에서의 대표성, 실내사육가능성 및 독성시험에 적합한 크기 등을 고려하여 선발된 4종의 한국산 물벼룩 Daphnia sp., Daphnia obtusa, Moina macrocopa, Simocephalus vetulus(김일회, 1988;윤성명, 1995) 4종에 대한 실내사육 최적온도조건을 구명하기 위해 수행되었다.
가설 설정
- b) Colorless body.
제안 방법
- M. macrocopa의 10일간 생존율이 16℃, 20℃에서는 100%였으나 24, 28℃에서는 33, 17%로 생존율이 저조하였다. 10일간 어미 한 마리가 생산한 새끼의 수는 20℃에서 128.
- macrocopa는 10일로 하였으며 나머지 4종은 21일로 하였다. 매일 시험물벼룩의 탈피여부, 출산한 어린 물벼룩의 수, 어미의 치사유무, 이상증상 등을 관찰하였다. 출생한 어린물벼룩은 마리수를 계수한 후 시험수조에서 제외시켰다.
- 먹이로는 Chlorella vulgaris를 실험실에서 대량배양한 후 농축하여 냉장보관하면서 매일 2.5 × 105~5 × 105 cells/mL의 농도로 투여하였는데 어린 개체사육에는 먹이의 농도를 낮게 하고 자랄수록 그 양을 증가 시켜 최대성장을 유지하도록 하였다.
- 시험용기는 125 mL 유리비이커를 사용하였으며, 각비 이 커 에 100mL의 사육수를 채 우고 나서 태어난 지 24시간이 되지 않은 어린 물벼룩을 1마리씩 투입하였다. 사육수는 일주일에 2번 교체하였으며 시험기간은 M. macrocopa는 10일로 하였으며 나머지 4종은 21일로 하였다. 매일 시험물벼룩의 탈피여부, 출산한 어린 물벼룩의 수, 어미의 치사유무, 이상증상 등을 관찰하였다.
- magna는 미국 EPA에서 제시한 Hard water를, 국내종은 Moderately hard water를 제조하여 24시간동안 강하게 폭기한 후 사용하였다. 사육온도를 일정하게 유지하기 위해 20℃로 고정해 놓은 소형 water bath 안에 사육용기를 놓았으며, 이때 수온은 20±l℃, 광조건 16 시간(500~800 Lux), 암조건 8시간으로 하였다. 실험에 사용할 생후 24시간 이전의 어린물벼룩을 수확하기 위해 실험 1일전에 어미를 사육하고 있는 용기에 들어있는 어린물벼룩을 완전히 제거하고 다음날 태어난 물벼룩만을 수집하여 사용하였다.
- 출생한 어린물벼룩은 마리수를 계수한 후 시험수조에서 제외시켰다. 시험 최종일에는 각 물벼룩의 체장을 해부현미경으로 측정하였는데 Villarroel 등(2003)이 조사한 기준에 의거하여 머리의 정수리 부분에서부터 꼬리가시의 기저부까지의 길이를 조사하였다.
- 사용하였다. 시험용기는 125 mL 유리비이커를 사용하였으며, 각비 이 커 에 100mL의 사육수를 채 우고 나서 태어난 지 24시간이 되지 않은 어린 물벼룩을 1마리씩 투입하였다. 사육수는 일주일에 2번 교체하였으며 시험기간은 M.
- 최적사육온도를 설정하기 위해 사용한 온도조건은 16, 20, 24, 28℃의 4조건으로 하였고 각각의 온도 조건마다 최소한 10마리 이상의 물벼룩을 사용하였다. 시험용기는 125 mL 유리비이커를 사용하였으며, 각비 이 커 에 100mL의 사육수를 채 우고 나서 태어난 지 24시간이 되지 않은 어린 물벼룩을 1마리씩 투입하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 4종의 국내산 물벼룩은 Daphnia sp, Daphnia obtusa, 모이나물벼룩(Moina macrocopa), 긴눈시모물벼룩(Simocephalus vetulus)으로 모두 조선대학교에서 분양을 받았으며, 국내산 물벼룩의 사육조건과 국제적으로 공인된 시험법과의 비교를 위해 국제표준 종인 Daphnia magna를 한국화학연구원에서 분양받아 사용하였다.
- 시험 물벼룩의 사육수는 표 1의 방법에 따라 D.magna는 미국 EPA에서 제시한 Hard water를, 국내종은 Moderately hard water를 제조하여 24시간동안 강하게 폭기한 후 사용하였다. 사육온도를 일정하게 유지하기 위해 20℃로 고정해 놓은 소형 water bath 안에 사육용기를 놓았으며, 이때 수온은 20±l℃, 광조건 16 시간(500~800 Lux), 암조건 8시간으로 하였다.
- 사육온도를 일정하게 유지하기 위해 20℃로 고정해 놓은 소형 water bath 안에 사육용기를 놓았으며, 이때 수온은 20±l℃, 광조건 16 시간(500~800 Lux), 암조건 8시간으로 하였다. 실험에 사용할 생후 24시간 이전의 어린물벼룩을 수확하기 위해 실험 1일전에 어미를 사육하고 있는 용기에 들어있는 어린물벼룩을 완전히 제거하고 다음날 태어난 물벼룩만을 수집하여 사용하였다.
데이터처리
- 실험 종료 후 각 물벼룩의 일자별 출생수를 기초로 botka의 공식(#)을 사용하여 개체군의 내적 자연증가율(intrinsic rate of natural increase, r)을 계산하였다. 여기에서 lx는 연령 X일까지 생존할 가능성, mx는 특정연령에서의 번식력(연령 X일에서 생존한 암컷 한 마리가 낳은 새끼의 수), X 는 일수로 나타낸 시간이다(Van Leeuwen 과 Hermens, 1995).
성능/효과
- macrocopa의 10일간 생존율이 16℃, 20℃에서는 100%였으나 24, 28℃에서는 33, 17%로 생존율이 저조하였다. 10일간 어미 한 마리가 생산한 새끼의 수는 20℃에서 128.5마리로 가장 많았으며 16℃에서는 22.8 마리, 24℃에서는 113마리, 28℃에서는 85.4마리로 2 0℃를 정점으로 하여 낮거나 높은 온도로 갈수록 출산 수는 적어지는 경향이었다. 출생 후 첫 출산 때까지 걸리는 시간은 16℃에서 평균 5.
- 다만 D. obtusa의 경우에는 16℃에서 더 높은 모체생존율을 보여주었으며 내적자연증가율도 20℃ 와 비교하여 큰 차이가 없어 16℃ 내외가 더 적절한 온도인 것으로 판단되었다. 국내산 물벼룩들 중에서 M.
- 번식과 관련된 지표로 측정한 첫 출산까지 걸리는 기간은 실험물벼룩 5종 모두 온도가 높을수록 짧아지는 경향을 보였는데 28℃에서는 16℃에서 첫출산에 걸리는 기간에 비해 2배 정도 빠른 것으로 나타났다. 이것은 변온동물인 어류가 10℃의 온도상승에 따라 대사활동이 2배정도 증가한다는 보고(Mayer 등 1994)와 여러가지 생물발육에서 나타나는 Q10은 화학반응에서와 비슷한 2~4범위에 들어간다(부, 1996)는 보고 등과도 일치한다.
- 사육온도에 따른 D. magna의 생육영향을 보면(표 2) 21일간의 생존율이 16℃에서 90%를 제외하면 모두 100%이었고 총출산수는 20℃와 28℃에서 148.6, 168.8 마리로 비슷하였으며, 출생 후 첫 출산까지 걸리는 시간은 16℃ 에서 10.2일 이었으나 온도가 높아질수록 빨라져 28℃에서는 5.6일로 16℃에서 걸린 기간보다 2배정도 빨리 출산을 시작하였다. 출산횟수도 온도가 높아질수록 많아져서 28℃에서는 8.
- 생명표를 이용한 개체군 내적자연증가율(r) 분석 결과를 보면 시험한 5종 모두 온도의 증가에 따라 내적 자연증가율도 상승하는 것으로 조사되었다. 하지만 16℃에서 20℃로 증가할 때 내적자연증가율이 평균 2.
- 성장률을 비교하기 위한 지표로 측정한 최종일의 물벼룩의 체장과 탈피횟수를 비교해보면 체장의 경우는 5종 물벼룩 모두 온도에 따라 유의하게 증가하는 경향을 확인할 수 없었으나 탈피횟수의 경우는 D. obmsa를 제외하면 온도증가에 따라 유의한 증가를 확인할 수 있었다. 일반적으로 곤충을 비롯한 탈피를 통해 성장을 하는 생물들은 전형적으로 탈피 후 체장이 급격히 상승하는 계단식 성장곡선을 보여주는데 본 실험의 결과에서는 탈피횟수에 비례하여 체장의 증가를 보여주지 않고 있다.
- 이상의 실험결과를 종합하여 보면 온도조건별 생존율에서는 D. magm는 저온인 16℃부터 고온인 28℃ 까지 일정하게 높은 생존율을 보여준 반면 D. sp와 M. macrocopa의 경우 16, 20℃ 에서 높은 생존율을 보여주었고, D. obtusa의 경우는 16℃에서 최고의 생존율을 그 이상의 온도에서는 높은 치사율을 나타내었다. S.
- 7마리를 출산하였다. 체장과 탈피횟수는 모두 온도가 올라갈수록 뚜렷하게 높아지는 경향을 보였으며 28℃에서 4.4 mm, 12.5회로 가장 크게 나타났다. 16℃에서는 체색이 탈색되는 개체가 발견되었다.
- 2일이었고 28℃에서 어미로 성숙하는 기간이 16℃에서 걸린 기간에 비해 2배 이상 적게 걸린 것으로 나타났다. 출산횟수도 16℃에서는 3.8회, 28℃에서는 12.9회로 온도가 높아질수록 많아지는 경향을 보였으며 한번 출산할 때 생산되는 새끼의 수도 16℃에서 17.7마리인데 비해 28℃에서는 24.5마리로 온도가 증가함에 따라 출산수도많아진 것을 알 수 있었다..
- 4마리로 2 0℃를 정점으로 하여 낮거나 높은 온도로 갈수록 출산 수는 적어지는 경향이었다. 출생 후 첫 출산 때까지 걸리는 시간은 16℃에서 평균 5.9일 이었으나 온도가 높아질수록 빨라져 20℃에서 4일, 24℃에서 3일, 28℃에서는 2일이 지나면 새끼를 출산하여 온도가 높아지면 성체로 성숙하는 기간이 단축되는 것으로 나타났다. 출산횟수는 16℃어서는 2.
- 7마리로 가장 많았으며 온도가 낮아질수록 출산수는 낮아지는 경향이었다. 출생 후 첫 출산까지 걸린 시간은 16℃에서 11.0일 이었으나 온도가 높아질수록 빨라져 20℃에서 6.8 일, 24℃에서 5.4일 28℃에서는 4.2일이었고 28℃에서 어미로 성숙하는 기간이 16℃에서 걸린 기간에 비해 2배 이상 적게 걸린 것으로 나타났다. 출산횟수도 16℃에서는 3.
후속연구
- 14로 유의하게 감소한다고 하였다. D. magna를 제외하고 국내산 물벼룩의 내적 자연증가율을 보고한 문헌은 전무한 실정이므로 본 실험 결과가 국내산 물벼룩의 내적자연증가율을 이용한 번식독성연구를 위한 좋은 기초자료가 될 것으로 확신한다.
- D. magw가 전혀 서식하지 않는 것으로 알려진 우리나라의 경우에는 국내에서의 대표종인 M. macrocopa, S. vetulus 등에 대한 독성시험법을 개발하고 농약에 대한 독성자료를 축적하여 농약등록을 위한 시험성적을 검토 시 D. magna에 대한 독성과 비교, 검토하는 체계가 바람직할 것으로 판단된다. 하지만 국내에서는 아직까지 국내 서식하는 주요 물벼룩에 대한 표준독성시험법이 설정되어 있지 않은 상태일 뿐만 아니라 독성시험에 사용가능한 국내산 주요 물벼룩에 대한 실내사육기술에 대한 기초 연구조차 전무한 실정이다(김 등, 2004).
- vemlus는 중간온도인 20, 24℃에서 생존율이 높게 나타났다. 따라서 국내산 물벼룩들은 국제표준종이 보여주는 높은 온도적응력을 보여주지 못하고 사육온도에 훨씬 민감하게 반응하는 것으로 나타나 이후 국내종 실내사육에는 각 종마다의 선호도에 맞춘 일정한 온도유지가 매우 중요한 요인이 될 것으로 판단된다.
- 이 결과는 성체가 된 이후의 탈피는 체장의 증가와 무관하게 이루어짐을 의미하는 것으로 판단된다. 만약 다른 독성실험에서 처리에 따른 물벼룩의 체장의 영향을 확인하고자 한다면 조사기간을 성체가 되기 전후까지로 짧게 설정할 필요가 있을 것이다. Nandimi 와 Rao(1998)는 온도 조건에 따른 3일간 물벼룩 종간 체장증가율을 비교한 결과 M macrocopa는 차이가 없었으나 Ceriodaphnia cornuta는 온도에 비례하여 증가하나, 번식률에서는 M macrocopa는 먹이의 종류와 관계없이 온도가 증가할수록 번식률도 증가하지만 Daphnia carinata등은 유의한 차이가 없다고 하였다.
- 본 연구의 결과와 함께 기존에 발표된 한국산 물벼룩의 최적 먹이조건에 관한 연구의 결과(김 등, 2004)를 적용한다면 국내산 물벼룩의 생태독성실험을 위한 최소한의 안정적인 실내대량사육법이 될 것으로 기대된다. 하지만 보다 안정적인 대량사육기술을 확보하기 위해서는 사육수, 사육밀도 등의 부가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- magna 를 이용한 표준독성시험법에서는 20℃를 가장 선호하는 온도로 제시하고 있다{USEPA, 1992a; USEPA, 1992b; OECD, 1984; OECD, 1996; OECD, 1997). 하지만 국내산 물벼룩종에 대한 실내 최적 사육온도 조건에 대한 연구는 전혀 되어있지 않은 상태이므로 국내산 물벼룩의 표준독성시험법을 설정하기 위해서는 온도 조건에 따른 국내산 물벼룩의 생존, 성장, 번식영향 등을 체계적으로 연구할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 국내에 서식하는 주요 물벼룩 중 국내환경에서의 대표성, 실내사육가능성 및 독성시험에 적합한 크기 등을 고려하여 선발된 4종의 한국산 물벼룩 Daphnia sp.
- 하지만 보다 안정적인 대량사육기술을 확보하기 위해서는 사육수, 사육밀도 등의 부가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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